超聲心動圖在冠心病診療中的應用現(xiàn)狀及研究進展

【摘要】冠心病作為一種常見的心血管疾病，其患病率及死亡率逐年上升，發(fā)病年齡趨于年輕化，嚴重威脅人類生命安全，給社會帶來巨大壓力。超聲心動圖作為一線影像技術(shù)，能從心臟結(jié)構(gòu)及功能、心肌運動及灌注、應變特性及儲備等多角度定性并定量地反映心臟變化，在冠心病的診斷、治療和預后評估中發(fā)揮至關重要的作用?，F(xiàn)對超聲心動圖在冠心病診療中的應用現(xiàn)狀及研究進展進行綜述。

【關鍵詞】超聲心動圖；冠心??；斑點追蹤成像；心肌做功

基金項目：國家自然科學基金青年項目（82102058）；江蘇省高等學?；A科學（自然科學）面上項目（21KJB320022）

通信作者：冉紅，E-mail：ranhong1209@hotmail.com

【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2024.09.004

Current Application and Research Progress of Echocardiography on Diagnosis and Treatment of Coronary Heart Disease

CHEN Xixi，RAN Hong

（Department of Echocardiography，Nanjing First Hospital，Nanjing Medical University，Nanjing 210006，Jiangsu，China）

【Abstract】As a common cardiovascular disease，the prevalence and mortality rate of coronary heart disease are increasing year by year，and the onset age tends to be younger，which is a serious threat to the safety of human life and brings great pressure to the society.As a first-line imaging technology，echocardiography can qualitatively and quantitatively reflect cardiac changes from multiple respects，such as cardiac structure and function，myocardial motion and perfusion，strain characteristic and reserve，and plays a crucial role in the diagnosis，treatment and prognosis assessment of coronary heart disease.This article reviews the current application and research progress of echocardiography on the diagnosis and treatment of coronary heart disease.

【Keywords】Echocardiography；Coronary heart disease；Speckle tracking imaging；Myocardial work

冠心病，全稱冠狀動脈粥樣硬化性心臟病，是指冠狀動脈粥樣斑塊形成引起血管腔狹窄或閉塞，導致心肌血液灌注減少而引發(fā)的心臟疾病?！吨袊难芙】蹬c疾病報告2022概要》［1］推算中國冠心病現(xiàn)患人數(shù)1 139萬，近十年來冠心病死亡率呈逐年上升趨勢。對冠心病患者進行早期且準確的評估和診斷能實現(xiàn)疾病早發(fā)現(xiàn)、早干預、早治療的可能，達到有效提高患者生存質(zhì)量的目標。現(xiàn)階段超聲心動圖具有簡便、無創(chuàng)、快捷、價廉且重復性高等優(yōu)勢，已廣泛應用于臨床冠心病診療中?，F(xiàn)對超聲心動圖在冠心病診療中的應用現(xiàn)狀及研究進展進行分析和探討。

1" 超聲心動圖在冠心病診療中的應用現(xiàn)狀

1.1 "常規(guī)二維超聲心動圖對心臟結(jié)構(gòu)及功能的評估

冠狀動脈供應心肌組織的正常血供時，其在生理解剖走行方面表現(xiàn)出顯著的節(jié)段性分布。冠心病患者冠狀動脈狹窄，心肌細胞出現(xiàn)缺血缺氧，心臟收縮功能減弱，常規(guī)二維超聲心動圖表現(xiàn)為節(jié)段性室壁運動異常（regional wall motion abnormality，RWMA）。有經(jīng)驗的醫(yī)生可對室壁運動作出定性評價，采用左心室壁17節(jié)段分段法大致判斷冠狀動脈病變部位、范圍及程度［2］。通常情況下，前室間隔、左心室前壁與左心室心尖部心肌主要由左前降支供血，左心室側(cè)壁與左心室后壁主要由左回旋支供血，后室間隔與左心室下壁主要由右冠狀動脈供血。根據(jù)室壁運動異常程度進行半定量評價，即肉眼觀察靜息狀態(tài)下收縮期心內(nèi)膜向心腔方向運動幅度及室壁增厚率，分別予以計分：運動正常（1分）、運動減弱（2分）、運動消失（3分）、矛盾運動（4分）和室壁瘤形成（5分）。計算室壁運動積分指數(shù)（wall motion score index，WMSI），WMSI=各節(jié)段計分之和/計分節(jié)段數(shù)。WMSI正常值為1，指數(shù)越高心室功能越差，預后也越差。隨著冠狀動脈狹窄程度加重，心肌細胞出現(xiàn)缺氧壞死，除存在RWMA外，梗死部位心肌還表現(xiàn)為室壁變薄，心內(nèi)膜回聲增強，嚴重者出現(xiàn)室壁瘤形成甚至穿孔。

然而，除冠狀動脈疾病，RWMA也可能發(fā)生在其他情況下，如心肌炎、結(jié)節(jié)病和應激性心肌病等。室間隔運動異?？沙霈F(xiàn)在術(shù)后或左束支傳導阻滯，以及右心室壓力或容量過大引起的右心室功能障礙［2］。

對于冠心病診斷，肉眼觀察會受到醫(yī)生主觀性的影響，易導致假陰性和假陽性［3］。

1.2" 實時三維超聲心動圖對心臟結(jié)構(gòu)及功能的評估

實時三維超聲心動圖（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）獲取心臟立體信息并對獲得的三維圖像進行任意角度的切面提取，無需幾何形態(tài)的假設，在評價左心室質(zhì)量、射血分數(shù)以及容積方面與心臟磁共振測值一致性較好［4］。RT-3DE可直接計算左心室質(zhì)量（left ventricular mass，LVM）和左心室質(zhì)量指數(shù)（left ventricular mass index，LVMI）。一項前瞻性研究［5］對4 988例左心室肥厚的患者進行為期15年以上的隨訪，發(fā)現(xiàn)左心室肥厚與冠心病預后事件（心肌梗死和死亡）的高風險相關。因此LVM/LVMI升高與冠心病不良預后密切相關，且為獨立風險因素。

RT-3DE顯示左心室17節(jié)段容積-時間曲線（volume-time curves，VTC）反映左心室容積隨時間的動態(tài)變化，測量左心室各節(jié)段之間到達最小容積的時間差異，對RWMA的檢出非常敏感［6］ ，可用于評價左心室壁局部運動與左心室收縮期非同步運動。冠心病患者的VTC分散、紊亂且不規(guī)則，缺血心肌運動幅度較正常心肌小，梗死心肌呈反向運動，收縮期達到最小容積時間滯后，同時左心室收縮同步性發(fā)生不協(xié)調(diào)性改變。收縮期非同步化指數(shù)（systolic dyssynchrony index，SDI）是評價左心室不同步性的重要參數(shù)，以心動周期的百分比表示，消除心率對心動周期長短的影響［7］。Marsan等［8］運用RT-3DE對接受心臟再同步化治療（cardiac resynchronization therapy，CRT）的心力衰竭患者進行左心室收縮期不同步性評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當SDI截止值為5.6%時對定義左心室收縮期不同步具有臨床指導意義。

2" 超聲心動圖在冠心病診療中的研究進展

2.1" 負荷超聲心動圖對心肌運動及灌注的評估

負荷超聲心動圖通過運動或藥物誘發(fā)心肌缺血。運動負荷超聲心動圖是最符合人體生理狀態(tài)的心臟負荷形式，但存在圖像采集時間嚴格，易出現(xiàn)假陰性結(jié)果，且患有運動系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)或全身性疾病的患者不能應用的缺點。對于可運動的患者，運動負荷超聲心動圖被認為優(yōu)于藥物負荷的評估，因為它保留了心肌正常的電機械反應［9］，能提供患者心臟功能、心力儲備和心律失常的信息［10］。

藥物負荷超聲心動圖常用藥物包括多巴酚丁胺、腺苷等。多巴酚丁胺負荷超聲心動圖 （dobutamine stress echocardiography，DSE）可用于檢查冠心病心肌梗死患者心肌存活性，包括冬眠心肌和頓抑心?。?1］。冬眠心肌在低劑量多巴酚丁胺作用下收縮功能增強，隨著藥物劑量逐漸增加，出現(xiàn)動力不足或無動力的“雙相反應”表明心肌有活力，其他反應則表明心肌收縮功能改善較小［12］。頓抑心肌隨著藥物劑量的增加，收縮功能持續(xù)改善。臨床進行DSE時，可能會引起頭暈、血壓升高等不良反應，甚至誘發(fā)室性心律失常。腺苷是一種安全、有效的擴血管藥物，靜脈泵入低劑量腺苷可增加冠狀動脈血流速度，高劑量腺苷可誘發(fā)“竊血現(xiàn)象”從而診斷心肌缺血［11］。對于大多數(shù)患者首選藥物是多巴酚丁胺而不是腺苷，因為DSE診斷缺血心肌的敏感性更高［13］。

冠狀動脈血流儲備（coronary flow reserve，CFR）指冠狀動脈血管最大擴張的能力，以充血血流量和靜息血流量的比值表示。CFR＜2的患者心血管不良事件發(fā)生率隨著CFR的降低而急劇增加［14］。應用脈沖波多普勒超聲測量冠狀動脈血流速度，在腺苷輸注后，冠狀動脈直徑平均增加30%，但準確的計算方法應測量血流率，即速度時間積分和橫截面積的乘積［15］。由于血流速度加快與血流量增加成正比，測量冠狀動脈血流速度儲備（coronary flow velocity reserve，CFVR）可用于評估CFR［16］。在冠狀動脈重度狹窄的患者中，CFVR＜2.2時診斷具有高敏感性和高特異性［17］，CFVR＞2時隨訪15個月期間預后良好［18］。因此，解釋CFVR值最好是比較事件或治療干預前后的CFVR，或與對照組進行比較，而不是使用預定義的截止值。

2.2" 心肌聲學造影對心肌運動及灌注的評估

心肌聲學造影（myocardial contrast echocardiography，MCE） 具有良好的診斷性能［19］，能有效反映心肌灌注情況，評估心肌微循環(huán)狀態(tài)。冠狀動脈狹窄時，微循環(huán)血流減少會導致超聲增強劑充填時間延長［20］，表現(xiàn)為灌注減低或缺損，同時通過定量MCE指標來評估，表現(xiàn)為心肌血容量、心肌血流量和心肌血流速度減少［21］。Hickman等［22］在靜息和負荷狀態(tài)下進行MCE獲得心肌血流量，發(fā)現(xiàn)存在明顯梗死心肌的患者CFR嚴重降低。既往研究［23］對10例至少有2條冠狀動脈造影正常的患者同時進行冠狀動脈造影和MCE，發(fā)現(xiàn)MCE測得的心肌灌注儲備與冠狀動脈造影測得的CFR具有良好的相關性。臨床上對冠心病患者應用經(jīng)皮冠狀動脈介入治療，部分患者在干預術(shù)后仍未實現(xiàn)明顯的心肌再灌注［24］。若能在經(jīng)皮冠狀動脈介入治療后早期對心肌灌注情況再評估，則能及時采取有效措施提高治療效果并改善疾病預后。

目前，基于MCE的冠心病診斷尚無統(tǒng)一標準。在某些情況下，只是以二元“是或否”的方式評估心肌灌注情況［24］。其次，高機械指數(shù)脈沖能量可破壞微循環(huán)中的造影微泡，微泡再入微血管的速率反映心肌血流量，需連續(xù)輸注微泡、使用少量高機械指數(shù)脈沖以保持微循環(huán)中微泡的穩(wěn)定濃度［25］。顯像時存在心尖及基底段心肌對比度降低、心腔增強劑過量造成基底段或中間段陰影等問題［26］，可通過專業(yè)人員的規(guī)范操作來校正。

2.3" 斑點追蹤成像對應變特性及儲備的評估

運用斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）能測量心室各節(jié)段心肌的應變及應變率，心肌應變是指心肌的形變程度，反映心肌特性及潛在的儲備功能，包括：二維斑點追蹤成像（2D-STI）和三維斑點追蹤成像（3D-STI）。

左心室心肌分為呈縱向斜形走行的心內(nèi)膜下心肌層、心外膜下心肌層及環(huán)向排列的中層心肌，由此2D-STI獲取的心肌應變包括：心室長軸上的縱向應變、心室短軸上的圓周應變及徑向應變［27］。劉家佳等［28］研究顯示急性冠脈綜合征患者的分層應變參數(shù)從心內(nèi)膜至心外膜層呈梯度遞減，這與心肌血管分布及形變特點有關［29］。心內(nèi)膜下心肌層的血管一般為終末血管，收縮期心內(nèi)膜下心肌層形變（增厚和縮短）比心外膜下心肌層更大，故心肌缺血首先影響心內(nèi)膜下心肌層，逐漸向心外膜下心肌層發(fā)展。對于左室射血分數(shù)保留的冠心病患者，無RWMA但存在冠狀動脈狹窄，可通過左心室整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）發(fā)現(xiàn)缺血心?。?0］。另外，負荷狀態(tài)下測量CFR＜2和CFR≥2的無阻塞性冠狀動脈疾病患者的GLS，發(fā)現(xiàn)在CFR≥2患者中明顯增加，在CFR＜2患者中明顯降低，CFR和整體縱向應變差值（ΔGLS）之間存在顯著的負相關［31］。這證實了GLS能反映亞臨床期左心室收縮功能障礙和由于潛在心肌缺血導致的左心室收縮儲備不足。

3D-STI在2D-STI的基礎上量化來自實時三維的應變數(shù)據(jù)，獲得新的三維指標：評估心內(nèi)膜面積變化的面積應變。本課題組前期研究［32］發(fā)現(xiàn)，面積應變在區(qū)分運動異常的心肌節(jié)段與正常節(jié)段上具有高敏感性和高特異性，但2D-STI和3D-STI的圓周應變參數(shù)相關性不高，表明上述技術(shù)不可互換。

STI通過應變分析在左心室節(jié)段和整體功能評估上廣泛應用［28，33-34］，與特征追蹤心臟磁共振應變密切相關［35］，能檢測各種心臟病于早期心肌缺血、亞臨床期心肌損傷的功能異常，但其有負荷依賴性［36］。與2D-STI相比，3D-STI時間分辨率和空間分辨率相對較低，圖像處理算法的標準化尚未建立［37］。因此，在未來還需多中心大樣本研究來驗證3D-STI的預測能力，同時建立數(shù)據(jù)標準并實現(xiàn)將三維應變參數(shù)作為一個更有效的預測指標。

2.4" 超聲心肌做功對應變特性及儲備的評估

針對STI的負荷依賴性，有學者［38］在應變的基礎上結(jié)合后負荷，提出壓力-應變環(huán)的概念，獲得心肌做功（myocardial work，MW）參數(shù)：整體做功指數(shù)（global work index，GWI）、整體有效做功（global constructive work，GCW）、整體無效做功（global wasted work，GWW）、整體做功效率（global work efficiency，GWE）。并且通過動物實驗和臨床研究證實無創(chuàng)和有創(chuàng)獲得左心室峰值壓力均具有良好的正相關性，故以肱動脈收縮壓代替左心室峰值壓力。

在正常情況下，心室同步收縮和舒張有利于心室射血，表現(xiàn)出高GCW、GWE和低GWW，且對年齡和性別無很強的依賴性［39］。當出現(xiàn)心肌缺血、束支傳導阻滯等收縮不同步的情況時，心室射血期間心肌收縮時間延長，導致GWE減低和GWW升高。王巖等［40］通過研究不同程度冠狀動脈左前降支狹窄患者發(fā)現(xiàn)，隨狹窄程度加重，重度狹窄患者GWI、GCW和GWE明顯減低，GWW進行性升高。這可能是因為嚴重缺血心肌喪失部分甚至全部收縮能力，導致收縮期心肌纖維發(fā)生被動伸展而非縮短，不利于左心室射血。然而，本課題組前期研究［30］認為冠狀動脈側(cè)支循環(huán)的建立和再灌注使長期心肌缺血的冠心病患者在出現(xiàn)RWMA和左室射血分數(shù)降低的現(xiàn)象前GCW反而略有增加。心內(nèi)膜下心肌更容易受到高負荷狀態(tài)下血流動力學改變伴隨缺血缺氧的影響，因而負荷MW可作為一種比GLS更敏感的參數(shù)用來評估冠心病患者早期左心室收縮功能及儲備。另外，有研究［41］證實接受CRT前左心室GWE低的患者預后更好，從而提出GWE可用來預測冠心病患者接受CRT的療效和預后。

MW評價冠心病患者心臟功能多應用于左心室，但右心室功能的評估價值也逐漸被重視。與左心室相比，右心室壁更薄，心肌彈性更低。當后負荷發(fā)生較大變化時，右心室GLS不適合評價右心室功能狀態(tài)。Butcher等［42］評價左室射血分數(shù)降低的心力衰竭患者的右心室MW情況，發(fā)現(xiàn)右心室GCW與侵入性心導管檢查獲得的每搏量和每搏量指數(shù)密切相關。

作為評估心臟功能的新技術(shù)，MW可更好地了解不同病理狀態(tài)下心室重塑的差異改變，實現(xiàn)節(jié)段心肌在心臟泵血作用下有效功和無效功的全程監(jiān)測，但心血管疾病合并多發(fā)心律失常、嚴重瓣膜反流時會影響MW參數(shù)評估的準確性。右心室MW尚不具有針對特定解剖結(jié)構(gòu)的評估流程，目前研究是基于左心室MW的技術(shù)衍生。期望伴隨著MW的研發(fā)、更新及應用，該技術(shù)可推動臨床實現(xiàn)冠心病全心新技術(shù)的功能評估和成果轉(zhuǎn)化。

3" 總結(jié)與展望

超聲心動圖從心臟結(jié)構(gòu)及功能、心肌運動及灌注、應變特性及儲備等方面在冠心病的病情評估、診斷治療和預后預判中均發(fā)揮著重要作用。盡管每一種超聲心動圖技術(shù)都存在一定的局限性，但多數(shù)情況下其仍是兼具低成本、低風險且無創(chuàng)傷、無輻射的影像學方法。相信隨著心臟超聲新技術(shù)的研發(fā)及應用，超聲心動圖將有望更普遍、更精準地應用于冠心病的常規(guī)評估和全程診療中。

利益沖突" 所有作者均聲明不存在利益沖突

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收稿日期：2024-03-19